学年高一生物必修1(新人教版)同步课件：5.4.2光合作用的原理和应用.ppt

二 光合作用的原理和应用,1知识与技能 (1)说明光合作用以及对它的认识过程。 (2)尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 (3)说出光合作用原理的应用。 (4)简述化能合成作用。 2过程与方法 活动与探究：通过探究“环境因素对光合作用的影响”，初步学会科学研究的一般方法，发展科学探究能力。,学习目标,3情感态度与价值观 通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学。,一、光合作用的探究历程 1概念：光合作用是指_植物通过_，利用_，把_转化成_，并且释放出_的过程。 2探究历程：(1)1864年，萨克斯证明叶片在_下合成_。 1880年，恩格尔曼证明_是光合作用的场所，光合作用有_放出。 (2)20世纪30年代，鲁宾和卡门用_法，证明光合作用释放的氧气来自_。,知识清单,二、光合作用的过程 1反应式：光合作用的反应式：_，其中(CH2O)表示_。 2过程：(1)光反应是光合作用的第一个阶段，必须有_才能进行，该阶段的反应是在_的_上进行的。物质变化是H2O分解成_，ADP接受光能，在酶的催化作用下合成_；能量变化是光能转变成储存在_中的活跃化学能。,难点1 光合作用过程 1反应场所及过程(图解),难点互动,3光反应与暗反应的区别,特别提示：光合作用总反应式两边的水不能轻易约去，原因是反应物中的水在光反应阶段消耗，而产物的水是暗反应阶段产生的。元素的来源不同，如反应物的水中的氧生成氧气释放，而生成物的氧来自CO2中的氧。 光反应的酶位于类囊体薄膜上，而暗反应的酶分布在叶绿体基质中。 光反应产生的ATP只用于暗反应C3的还原。,例1 科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及含H的载体等物质的溶液中，并在其他条件都适宜的情况下，进行光合作用的有关实验。根据实验结果绘成下图，请根据曲线各段特点回答：,(1)ab段由于缺乏CO2使光合作用过程中的_不能进行。因此，无有机物生成。 (2)bc段在提供了CO2之后，由于ab段已积累了大量的_，所以有机物能够快速合成。 (3)cd段在无光照条件下，由于光合作用过程中的_无法进行，又由于ab段所积累的物质被_，使有机物生成量逐渐下降至零。 答案：(1)暗反应 (2)H和ATP (3)光反应 逐渐用完,解析：要解此题，首先对光合作用进行的条件(包括H2O、CO2、酶、光照、含H的载体、ADP、磷酸盐、叶绿素等色素)及其过程应有一个清楚的了解。从题干来看，除了有无光照和有无CO2以外，进行光合作用的其他条件都具备。其二是看懂曲线的含义。第三是理解光反应和暗反应的关系：光反应是暗反应进行的条件；暗反应也能为光反应的进行提供如ADP和Pi等物质。 (1)ab段，这一时间内有光，能进行光反应，生成H和ATP。但无CO2，不能进行暗反应，因此无有机物生成。,(2)bc段，无光照，不能继续进行光反应，也就是不能继续生成H和ATP。但有ab段生成的H和ATP，因此，在有CO2的条件下，暗反应还是照样能进行。所以有有机物生成。 (3)cd段，仍然无光照，光反应仍然不能进行，新的ATP和H无法继续生成，而ab段积累的物质(H和ATP)被逐渐用完。所以有机物生成量逐渐下降至零。,变式训练1 用18O标记后的H2O灌溉某株植物，短时间内18O不可能出现在( ) A细胞原生质的水中 B叶肉细胞生成的糖类中 C植物周围的氧气中 D植物周围的水蒸气中 答案：B,难点2 探究环境因素对光合作用强度的影响及应用 1光合作用强度的表示方法 (1)单位时间内光合作用产生糖的数量。 (2)单位时间内光合作用吸收CO2的量。 (3)单位时间内光合作用放出O2的量。,2白天测定的CO2吸收量或O2的释放量及有机物积累量都是光合作用的表观量，其真正光合作用应等于表观量与呼吸量的和。如图所示： 注：不考虑光照强度对呼吸的影响时。 真正光合量表观光合量呼吸消耗量。,3探究光照强弱对光合作用强度的影响实验 (1)实验假设：在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强。 (2)实验流程,对照实验及结果： 实验结论：在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度也不断增强。(假设正确),4环境因素对光合作用强度(光合速率)的影响及其生产上的应用,特别提示：曲线分析是高考中常见的题型，在分析时首先明确自变量。单因子影响因素中，一般是横轴为自变量，纵轴为因变量，若随横轴的变化而纵轴不再变化时，那么横轴不再是自变量，也可能是其他因素影响；多因子影响的曲线中，纵轴随横轴变化而变化时，横轴为主要影响因素，当横轴相同，而对应纵轴不同时，横轴不再是主要影响因素，而其他因素为主要影响因素。 光合作用是历年高考的重点，常与呼吸作用一起考查，题量多，分值高，光合作用的过程也是近年高考考查的重点。,例2 回答有关光合作用的问题。下图表示影响光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和光强度的关系。,(1)图中X1、X2、X3的差异是由于_影响了光合作用的_所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采用的简便而有效的措施是_。 (2)图中Y1、Y2、Y3的差异是由于_影响了光合作用的_所导致。 (3)图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中_反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长期和现蕾开花期的曲线依次是_。,答案：(1)二氧化碳浓度和温度 暗反应 施放干冰，增加二氧化碳浓度(或燃烧柴草)或适度升温 (2)光波波长(或光质) 光反应 (3)光反应和暗 Z3、Z2、Z1,解析：求解这一类问题的基本方法是：注重图表中所列数据的生物学含义的分析，按照题中的具体要求，依序组织答案。这三幅图的相同点均是以光强度为横轴，以光合作用合成量为纵轴，不同点是三条曲线的走向各不相同。分析第一幅图，刚开始时三条曲线的光合作用合成量均相同，即在一定范围内，增加的量均相等，但超过某一范围后，三条曲线增加的量就各不相同了，这就说明CO2的量和环境温度成了它们的限制因素。分析第二幅图，开始时不同，最后达到了相同，这说明跟温度和CO2浓度没有关系，除了这两个因素和光强度外，重要的因素即为光质了，而光质只影响光反应。分析第三幅图，开始时不同，最后也不同，这说明跟CO2浓度、环境温度和光质都有关，而这些因素导致了光反应和暗反应均不相同。,变式训练2 在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。,(1)68h间，光合速率_(大于、小于)呼吸速率，容器内的O2含量_，CO2含量_，植株干重_。 (2)910h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是_；10h时不再产生ATP的细胞器是_；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即_停止ATP的合成，_成为ATP合成的唯一场所。 (3)若在8h时，将容器置于冰浴中，请推测呼吸速率会出现的变化及其原因。,答案：(1)大于 上升 下降 增加 (2)光照强度 叶绿体 线粒体 细胞质基质 (3)呼吸速率下降，原因是呼吸酶的活性因降温而降低。 解析：(1)分析曲线可得68h间：光合速率大于呼吸速率，其密闭容器内O2的产生大于O2的消耗，所以O2含量上升，CO2含量下降，植物干重积累而增加。,(2)910h间，光合速率突然下降，最可能是光照强度骤停，10h时光合速率为0，叶绿体不再进行光反应产生ATP，由于容器密闭O2不断被消耗，线粒体的有氧呼吸逐渐停止，只能在细胞质基质中进行无氧呼吸产生ATP。 (3)酶易受温度影响，当容器置于冰浴中，其呼吸酶活性下降而引起呼吸速率下降。,难点3 化能合成作用 1化能合成作用 (1)概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。 (2)实例 硝化细菌的化能合成作用,除了硝化细菌外，常见的还有硫细菌、铁细菌等。硫细菌进行的反应式如下：,例3 硝化细菌将二氧化碳和水合成为糖类，其能量来自于( ) A光能 B电能 C化学能 D生物能 答案：C 解析：硝化细菌将NH3氧化成亚硝酸(HNO2)、硝酸(HNO3)，所释放的能量用于将CO2和H2O合成为糖类。,变式训练3 如图是铁硫杆菌体内发生的生化反应，据此判断其代谢类型是( ) A自养厌氧型 B异养厌氧型 C自养需氧型 D异养需氧型 答案：C 解析：由图示可知：该生物能够利用无机物CO2和H2O合成有机物(CH2O)，并释放氧气，属于自养型，而且是需氧气氧化黄铁矿的能量来合成(CH2O)，所以是需氧型。,光合作用与有氧呼吸的关系 1从物质变化分析，光合作用和有氧呼吸正好相反，列表比较二者的区别与联系：,知识拓展,2.图示展示二者的关系：,特别提示：叶肉细胞内光合作用与呼吸作用强度存在三种情况： 当光合作用大于呼吸作用时，表现细胞释放O2，有机物积累。 当光合作用等于呼吸作用时，表现细胞既无气体的释放，也无气体的吸收，有机物净值为零。 当光合作用小于呼吸作用时，表现细胞释放CO2，有机物不断被消耗，有机物净值为负值。,例 以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( ),A光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与30时相等 B光照相同时间，在20条件下植物积累的有机物的量最多 C温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等 答案：A,解析：本题运用光合作用和细胞呼吸的有关知识，考查对植物光合速率和呼吸速率的理解及识图分析能力。“光照下CO2的吸收量”为净变化量或积累量，即“光合实际量呼吸量”；“黑暗中CO2的释放量”为呼吸量。由题图可知，在35时光合作用制造的有机物的量与30时相等，都是33.56.5mg/h。积累量最多的温度为25，此时光合作用实际量约为2.253.756mg/h，此后光合作用的实际量还在增加。两曲线的交点表示呼吸量净光合量，或者说光合量是呼吸量的两倍，不代表二者相等。不难看出，光合作用与细胞呼吸的关系是对立统一的。,变式训练 如图是某阳生植物光合作用强度(以CO2的吸收量或放出量表示)与光照强度之间的关系。能正确反映a点时该植物生理过程及量变关系的示意图是( ),答案：C 解析：光照强度为a点时，光合作用的速率与呼吸作用的速率相等，光合作用叶绿体需要的CO2全部由呼吸作用线粒体产生的CO2提供即可。整个细胞或植物体对外不表现气体交换，做到自给自足。,1(2011新课标卷)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是( ) A光反应强度升高，暗反应强度降低 B光反应强度降低，暗反应强度降低 C光反应强度不变，暗反应强度降低 D光反应强度降低，暗反应强度不变 答案：B 解析：缺镁培养液中培养的番茄幼苗因缺镁，叶绿素含量降低，导致光反应强度降低，暗反应强度也随之降低，光合作用强度下降。,随堂练习,2下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是( ) A叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小 B叶绿体的类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素 C光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的 D光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物 答案：B,解析：色素吸收可见太阳光。A选项中，叶片之所以为绿色，是因为叶绿体中色素对绿光吸收量最少；B选项中叶绿体中色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上；C选项叶绿体中ATP的合成来自光合作用的光反应；D选项中在光合作用的暗反应中，每固定一分子二氧化碳需要一分子五碳化合物，生成两分子三碳化合物。,3为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( ) A光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 C黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 D黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 答案：B 解析：解答本题时必须注意：因叶绿体在光照条件下通过光反应产生并释放氧气，故需要光照条件；光合作用需要CO2，可由NaHCO3溶液提供；本题要求用好氧细菌来检测有无氧气的存在，故需隔绝空气，以排除空气中O2的影响。,4为提高塑料大棚内蔬菜的产量，根据光合作用的原理可采取哪些措施( ) A增加光照，提高温度 B白天增加光照，夜间提高温度 C减少光照，降低温度 D白天增加光照和温度，夜间适当降温 答案：D 解析：塑料大棚内，白天增加光照和温度，可提高光合作用强度，合成有机物增多；夜间适当降温，可降低呼吸作用对有机物的消耗，从而提高产量。,5.将一株植物在黑暗环境中放置48小时，然后将一片叶的主脉切断，如图所示，在阳光下照射4小时，将此叶片脱色处理后，再用碘液处理，结果a处呈棕褐色，b处呈蓝色，这个实验验证光合作用需要( ) A光 BCO2 C水 D叶绿素 答案：C 解析：叶脉是供给叶水分和无机盐的主要通道，图中将主脉切断，使a部得不到水而不能进行光合作用。,6下图是光合作用过程的图解。请根据图回答下面的问题。 (1)绿色植物进行光合作用的细胞器是_，参与光合作用的色素分布在该细胞器的_上，这些色素的作用是_。 (2)光合作用的过程可以分为两个阶段，A表示_阶段，B表示_阶段。,(3)C和D的化学过程分别是_、_。 (4)当环境中的含量突然降至极低水平时，C3和C5含量的变